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高純石英制品,為何能在半導(dǎo)體制程中 “C 位出道”


來(lái)源:中國(guó)粉體網(wǎng)   初末

[導(dǎo)讀]  高純度石英玻璃材料及制品是半導(dǎo)體芯片制程中的關(guān)鍵耗材。

中國(guó)粉體網(wǎng)訊   石英制品被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的電子信息、新能源、材料制造等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,在國(guó)家高新技術(shù)領(lǐng)域和國(guó)防建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用、是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重要的關(guān)鍵材料之一。


石英制品在半導(dǎo)體中的應(yīng)用


在半導(dǎo)體集成電路與芯片制造中,石英坩堝、石英管、石英舟、石英支架等各種配件是難以替代的關(guān)鍵材料和制品,涉及半導(dǎo)體晶圓制造的大部分流程。石英制品在使用過(guò)程中直接與硅片或晶圓接觸,其性能好壞對(duì)下游產(chǎn)品的良品率高低將造成直接影響。


半導(dǎo)體石英制品及應(yīng)用


石英法蘭:石英法蘭應(yīng)用在單晶硅片擴(kuò)散、氧化、CVD環(huán)節(jié),與石英玻璃擴(kuò)散管配套使用,主要起連接作用。


石英坩堝:石英坩堝主要用于生長(zhǎng)單晶硅,是半導(dǎo)體工業(yè)中不可或缺的容器。其中,石英坩堝的雜質(zhì)會(huì)影響坩堝的力學(xué)性能、電阻率分布、單晶的純度,當(dāng)鋁含量過(guò)高時(shí),單晶純度將會(huì)降低;當(dāng)鈉、鉀等含量過(guò)高時(shí),石英坩堝的熔點(diǎn)降低,高溫性能變差,雜質(zhì)過(guò)高還會(huì)使得石英坩堝在高溫下生成方石英,膨脹系數(shù)與體積的改變使得坩堝機(jī)械性能急劇下降,影響生產(chǎn)進(jìn)行。


光掩膜基板:光掩膜技術(shù)作為半導(dǎo)體技術(shù)中的重要組成部分,其制作材料包含玻璃基板、鍍鉻膜層、光刻膠、光學(xué)膜等,玻璃基板為主要的原材料。其中,石英玻璃基板的主體為石英玻璃,其光學(xué)透過(guò)率高,熱膨脹率低,光譜特性?xún)?yōu)良,具有較高的硬度和較長(zhǎng)的使用壽命,適用于高精度光掩膜基板的制造。光掩膜基板下游領(lǐng)域包括IC制造、IC封裝、平面顯示和印制線路板等行業(yè)。


石英鐘罩:石英鐘罩主要用作多晶硅的還原爐罩。


石英舟及支架:石英玻璃舟及支架是單晶硅片擴(kuò)散、氧化、CVD沉積、退火處理等工序中不可缺少的石英玻璃承載器具。


石英環(huán):石英環(huán)主要應(yīng)用于半導(dǎo)體硅片刻蝕工藝,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)腔體的密閉保護(hù),防止污染。


石英玻璃擴(kuò)散管:在半導(dǎo)體用石英制品種類(lèi)中,石英擴(kuò)散管是非常重要的石英玻璃制品,用于將半導(dǎo)體雜質(zhì)原子擴(kuò)散,其純度、抗高溫的變形性、幾何尺寸都會(huì)直接影響下游用戶產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和生產(chǎn)效率。


在半導(dǎo)體工藝制程中,按照工作環(huán)境溫度的不同,可以將石英制品按照高溫工藝和低溫工藝分為兩大類(lèi),高溫工藝包括擴(kuò)散、氧化等,低溫工藝包括刻蝕、封裝、光刻、清洗等。高溫工藝中,石英制品需要在千度以上連續(xù)工作數(shù)個(gè)小時(shí),所以需要石英制品耐高溫,同時(shí)熱穩(wěn)定性好,不易變形;石英制品主要成分是二氧化硅,由于羥基改變了二氧化硅的鍵合結(jié)構(gòu),降低了材料的熱穩(wěn)定性,造成石英制品的耐溫性能大幅降低,所以高溫工藝用石英制品需經(jīng)過(guò)脫羥處理。此外,高溫工藝對(duì)石英制品性能要求還包括耐腐蝕、透光性好、雜質(zhì)含量低等。低溫工藝的工作溫度相對(duì)較低,對(duì)石英制品不存在耐高溫要求,對(duì)石英材料的羥基含量無(wú)要求。低溫工藝中,石英制品的性能要求主要是耐腐蝕、透光性好、雜質(zhì)含量低。


綜上,高純度石英玻璃材料及制品是半導(dǎo)體芯片制程中的關(guān)鍵耗材,在芯片制造過(guò)程的擴(kuò)散、刻蝕等環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。隨著半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅芤蟮奶嵘靶酒叽绲淖兓⒅破沸袠I(yè)迎來(lái)了較好的發(fā)展機(jī)遇,市場(chǎng)需求也將逐漸從中低端向高端延伸,景氣度有望持續(xù)提升。


2025年3月27日,由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦的“2025第三屆集成電路及光伏用高純石英材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)”將在江蘇東海召開(kāi),來(lái)自中建材衢州金格蘭石英有限公司的副總經(jīng)理花寧,將做題為《半導(dǎo)體制程中高純石英材料制品需求》的報(bào)告。



參考來(lái)源:

左政.石英部件在半導(dǎo)體領(lǐng)域應(yīng)用及市場(chǎng)概覽

花寧等.石英玻璃晶圓的加工工藝


(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/初末)

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